从以上工艺参数对焊缝质量指标的影响看,主要的问题是焊缝中压坑倾向。其中影响最突出的参数首推焊剂中的水分,可以说,焊剂中水分的增大对应着压坑倾向的直线上升。其次是焊剂的粒度及粗细粉比例对压坑倾向的影响,情况比较复杂。再其次是焊接速度的影响。就压坑产生原理而论,焊剂中水分是内因,其他参数是外因。对脱渣性影响较为明显的是焊剂中的水分,然有文献报道[4],焊接参数匹配不当也会影响脱渣性。
3 氟碱型烧结焊剂工艺质量的控制
氟碱型烧结焊剂涉及的工艺质量包括稳弧、成形、脱渣、焊接缺陷,以及熔敷金属化学成分、力学性能等方面。论文重点探讨用户反应强烈的、焊缝中压坑的控制。焊缝中凹坑控制的基本思路有两条:一是从源头上控制焊剂中的水分,尽量使焊剂含水量低于0.10%[5];二是控制或改善熔渣中气体逸出条件。可供实际应用的凹坑控制原理如图3所示。当采用焊剂低水分控制时,应当尽量采用不含或少含结晶水的原材料,对含结晶水的原材料进行去除结晶水预处理,同时提高焊剂烘干温度和复烘温度。当采用控制熔渣中气体逸出条件时,可能有三条途径:一是适当增大熔渣的碱度,即在焊剂中加入适量碱性氧化物,使熔渣变稀,气体容易逸出;二是调整熔渣中氧化物种类和比例,即调整配方设计,适度降低熔渣粘度,或调整熔渣熔点到最佳或较好,有利气体逸出;三是适当减慢焊接速度,延长熔池存在时间,改善熔池中或熔池与熔渣界面间气体逸出条件。如此这样,焊缝中的压痕、凹坑倾向当会显著减小。诚然,在工程应用中,焊接规范参数的合理选用和调整,亦是避免凹坑出现的不可忽视的辅助环节。
上述思路中,第一条比较容易实施,已被广泛采用。第二条改善熔渣中气体逸出条件方面,熔渣的碱度过高,电弧不稳,成形不好,也会产生凹坑;熔渣粘度和熔点的控制需要恰到好处,否则效果不会明显。从使用者(即用户)观点看,上述思路所列第二条前两款,主要针对的是焊剂生产单位,生产单位有义务使成品焊剂的性能达到国标技术要求,其中亦包含对焊缝中压痕和凹坑的禁止要求。
4 结论
(1)在SJ101型焊剂的埋弧焊熔滴反应区,主要是渗硅氧化和锰元素的氧化烧损反应,而且进行得比较激烈。在熔池的结晶部分冶金反应生成CO气体,是焊缝中不可避免地出现气孔或凹坑的重要原因。
(2)使用SJ101型焊剂的埋弧焊电弧是在一个充满气体的所谓空腔内燃烧的,电弧形态应属于连续、非活动型,而熔滴过渡则是呈典型的渣壁过渡形态。
(3)烧结焊剂SJ101虽然具有良好的焊接工艺性能,然而该焊剂对焊缝中压坑缺陷较为敏感,在诸多影响因素中,焊剂中的水分是压坑产生的内因,其他参数是外因。
(4)以减小焊缝中凹坑倾向为目标的控制方法,思路合理,生产单位必须重视控制埋弧焊焊缝压痕、凹坑缺陷的研究。
参考文献
[1] 安藤弘平,长谷川光雄·焊接电弧现象[M].北京:机械工业出版社,1985:465-468.
[2] 苏仲鸣.焊剂的性能与使用[M].北京:机械工业出版社,1989:238-344.
[3] 唐伯钢,尹士科,王玉荣.低碳钢与低合金钢焊接材料[M].北京:机械工业出版社,1987:1-88.
[4] 李振,杨晓敏,牛贺. SJ101烧结焊剂脱渣性能的分析[J].金属加工(热加工),2014(18):70-71.
[5] 中华人民共和国国家质量技术监督局.中华人民共和国国家标准 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 GB/T5293-1999[S].北京:中国标准出版社,1999.
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